Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Ponad dwa miliony złotych na zbadanie ewolucji ziemskiego pola grawitacyjnego

Recommended Posts

W ramach zwycięskiego projektu konkursu SONATA BIS 11, finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki, prof. Krzysztof Sośnica wraz z zespołem wykorzysta precyzyjne obserwacje laserowe i pomiary odległości do satelitów geodezyjnych, by dokładniej zbadać ewolucję ziemskiego pola grawitacyjnego.

Dzięki obserwacjom zmieniającego się pola grawitacyjnego Ziemi, można opisać przemieszczanie się mas w systemie ziemskim, w tym zmiany w wodach lądowych, pokrywie lodowej, oceanach i atmosferze. Obserwacje te dostarczają niezbędnych informacji na temat globalnego obiegu wody, zmian w prądach powierzchniowych oceanów, utraty masy lodowców, podnoszenia się poziomu morza, przemieszczeń obciążenia powierzchniowego, a także wielu innych procesów środowiskowych.

Zmiany, jakie zachodzą w polu grawitacyjnym Ziemi bezpośrednio wpływają na jej rotację, a w szczególności na współrzędne biegunowe i zmiany długości dnia od skali rocznej do wiekowej.

Misje satelitarne GRACE i GRACE Follow-On zrewolucjonizowały obserwacje przemieszczania się mas w systemie ziemskim, ale dostarczają dane stosunkowo od niedawna. Naukowcy posiadają niewielką wiedzę na temat zmian pola grawitacyjnego Ziemi przed 2002 rokiem, czyli przed uruchomieniem misji GRACE. Ponadto, misja GRACE była początkowo projektowana na pięć lat, ale działała dłużej. Po 2010 roku pojawiły się poważne problemy z jej zasilaniem, skutkujące brakami w przesyle danych. Satelita GRACE Follow-On wszedł w fazę naukową w styczniu 2019 roku, czyli 16 miesięcy po wycofaniu jego poprzednika. Te wydarzenia sprawiły, że obserwacje pola grawitacyjnego Ziemi są nieciągłe, z wieloma lukami między 2010 a 2019 rokiem.

Jak podkreśla prof. Krzysztof Sośnica z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki na Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu, misje GRACE i GRACE Follow-On nie są jedynymi misjami, które można wykorzystać do wyznaczania zmienności pola grawitacyjnego Ziemi.

W badaniu procesów redystrybucji masy w dużej skali możemy zastosować precyzyjne laserowe pomiary odległości do satelitów geodezyjnych, takich jak LAGEOS-1/2, LARES, BLITS, a także Ajisai, Starlette i Stella – mówi prof. Sośnica, dodając, że satelity Starlette, Ajisai i LAGEOS od lat 80. są regularnie obserwowane przez globalną sieć stacji laserowych zapewniających pomiary odległości z dokładnością kilku milimetrów. A od początku lat 90. wiele aktywnych satelitów niskich (LEO) zostało wyposażonych w precyzyjne odbiorniki Globalnego Systemu Nawigacji Satelitarnej (GNSS), umożliwiające precyzyjne wyznaczenie orbity, a tym samym wyliczenie parametrów pola grawitacyjnego. Można ich więc użyć, by dokładniej zbadać zmiany w polu grawitacyjnym Ziemi.

W projekcie wyznaczone zostaną takie wielkości jak stała grawitacji – czyli fundamentalny parametr niezbędny nie tylko w badaniach geodezyjnych, ale również w fizyce i astronomii. Sprawdzony zostanie ruch środka Ziemi wraz z ocenami i atmosferą. Środek Ziemi wykonuje niewielkie, kilkumilimetrowe ruchy za sprawą zjawisk zachodzących we wnętrzu, a przede wszystkim na powierzchni Ziemi. Figura Ziemi jest spłaszczona ze względu na ruch wirowy planety. Jednak spłaszczenie Ziemi nie jest stałe w czasie. Projekt ma za zadanie odpowiedzieć na pytanie jak zmieniało się spłaszczenie Ziemi za sprawą topniejących lodowców na Grenlandii i Antarktydzie w ciągu ostatnich 40 lat.

Współrzędne geocentrum, czyli środka masy Ziemi oraz wartości spłaszczenia Ziemi będą wyznaczone z wielu źródeł, które opierają się na różnych danych oraz technikach satelitarnych i naziemnych. Różne źródła danych – satelitarne, geofizyczne oraz geodezyjne – zostaną zintegrowane z wykorzystaniem algorytmów uczenia maszynowego oraz sztucznej inteligencji. Zostanie zbadany wpływ ziemskiej grawitacji na zmienność długości doby oraz przemieszczanie się bieguna Ziemi oraz jak zmiany pola grawitacyjnego wpływają na ruch sztucznych satelitów oraz pozycje stacji GPS na powierzchni Ziemi.

Projekt, który w ramach konkursu SONATA BIS 11 zdobył finansowanie z Narodowego Centrum Nauki w wysokości 2 196 000 zł zakłada wyznaczenie modeli z wykorzystaniem zintegrowanych obserwacji. Będzie łączył laserowe pomiary do satelitów geodezyjnych, współrzędnych stacji GNSS, satelitów nisko-orbitujących wyposażonych w odbiorniki GNSS, dane z satelitów GRACE oraz modele geofizyczne.

W ramach tego projektu będziemy wyprowadzać i analizować czasowe, zintegrowane i wielosatelitarne modele pola grawitacyjnego Ziemi, na podstawie danych sięgających od lat 80, co da nam pełniejszy ogląd ewolucji pola grawitacyjnego – mówi prof. Sośnica.

Badania te dadzą fundamentalny wgląd w procesy zachodzące w systemie ziemskim i będą miały zasadnicze znaczenie dla misji satelitarnych do obserwacji i pomiarów Ziemi wymagających wyznaczenia orbit satelitów z największą dokładnością.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Już jutro będziemy mogli oglądać superksiężyc, Księżyc pełni, który dodatkowo znajdzie się w perygeum swojej orbity wokół Ziemi. Nasz naturalny satelita będzie więc nie tylko w pełni, ale i najbliżej Ziemi. Będzie o 14% większy i 30% jaśniejszy niż wówczas, gdyby w czasie pełni znajdował się w apogeum – najdalszym punkcie orbity.
      Pełnia to dobry moment, by obserwować ukształtowanie powierzchni Srebrnego Globu. Tym bardziej, gdy znajdzie się on w odległości około 357,5 tysiąca kilometrów od Ziemi. To o 30 tys. kilometrów bliżej, niż jego średnia odległość od naszej planety i 50 tys. km bliżej, niż w apogeum.
      Latem na półkuli północnej Księżyc w pełni znajduje się niżej nad horyzontem niż w innych porach roku. Łatwiej więc o spektakularne zdjęcia gór czy budynków z wielkim superksiężycem w tle. Księżyc jest większy i bardziej fotogeniczny. Jako, że jest bliżej horyzontu, jego światło musi przejść przez grubszą warstwę atmosfery, dzięki czemu zyskuje dodatkowe zabarwienie.
      Pełnia Księżyca rozpocznie się jutro o godzinie 13:52 czasu polskiego. Oświetlone będzie wówczas 100% jego tarczy. W perygeum księżyc znajdzie się 15 czerwca o godzinie 01:24. Odległość pomiędzy Księżycem a Ziemią wyniesie wówczas 357 432 km. I to właśnie najlepszy moment na jego obserwowanie. Srebrny Glob będzie oświetlony w 100% i będzie najbliżej. Już o godzinie 02:25 oświetlone będzie 99% powierzchni, a on sam oddali się od nas o 2 kilometry.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Już za 2 dni, w piątek 27 maja w pobliżu Ziemi znajdzie się jedna z największych asteroid asteroid bliskich Ziemi (NEO). Obiekt 1989 JA ma średnicę 1,8 kilometra i przez najbliższe dwa lata będzie największą asteroidą, jaka przeleci w pobliżu naszej planety.
      Nie ma jednak najmniejszych powodów do obaw. 1989 JA zbliży się do Ziemi na 0,027 jednostki astronomicznej, zatem znajdzie się w odległości 4 milionów kilometrów od Ziemi. To mniej więcej 10-krotnie większa odległość niż między Ziemią a Księżycem. Jeszcze nigdy 1898 JA nie była tak blisko naszej planety i przez kolejne 172 lata już tak blisko nie podleci. Obecnie asteroida pędzi z prędkością ponad 48 000 km/h. To kilkunastokrotnie szybciej niż pocisk wystrzelony z karabinu.
      Ostatni raz do bliskiego spotkania z równie wielką asteroidą doszło 29 kwietnia 2020, kiedy to w odległości 0,042 j.a. (6,3 mln km) przeleciała asteroida 1998 OR. Na następne spotkanie z równie wielkim obiektem co 1898 JA będziemy musieli poczekać do 27 czerwca 2024 roku. Wówczas to odwiedzi nas 2011 UL21. To asteroida o średnicy od 1,8 do 3,9 kilometra, która znajdzie się w odległości 0,44 j.a., czyli 6,6 miliona kilometrów od Ziemi.
      W ciągu najbliższych 100 lat w Ziemię nie uderzy żadna asteroida na tyle duża, by mogła spowodować katastrofę na olbrzymią skalę. Jednak agencje kosmiczne różnych krajów już teraz myślą o ewentualnej obronie naszej planety. Asteroidy bliskie Ziemi są katalogowane i monitorowane, opracowywane są różne technologie obrony przed nimi. Niedawno NASA wystrzeliła misję DART (Double Asteroid Redirection Test), której celem jest sprawdzenie możliwości zmiany trasy asteroidy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gdy człowiek zaczął używać kamiennych narzędzi, wszystko się zmieniło. Narzędzia, zarówno te celowo modyfikowane,  jak i niemodyfikowane, zwiększyły nisze ekologiczne zajmowane przez naszych przodków. Pozwoliły na korzystanie z nowych zasobów pożywienia. Nasi przodkowie mogli dzięki nim zabijać zwierzęta, dzielić ich mięso, korzystać ze skór, rozbijać kości, obrabiać twarde rośliny. To zaś doprowadziło do zmian ewolucyjnych.
      Dostęp do większej ilości bardziej zróżnicowanego pożywienia, wytwarzanie i posługiwanie się kamiennymi narzędziami doprowadziły do ewolucji uzębienia, morfologii dłoni czy rozmiarów mózgu. Jednak mimo tego, jak ważnym wydarzeniem było używanie narzędzi, wciąż niewiele wiemy o tym, jak do tego doszło. Jednym ze sposób na badanie procesu adaptacji takich narzędzi jest przyglądanie się naszym najbliższym przodkom, wielkim małpom.
      Naukowcy z Uniwersytetów w Tybindze, Barcelonie, Oslo i Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka badali orangutany pod kątem zarówno samodzielnego jak i społecznego uczenia się wytwarzania i używania kamiennych narzędzi. Kamienne narzędzia, ze względu na ich odporność na destrukcyjne procesy zewnętrzne, są najczęściej spotykanymi narzędziami znajdowanymi przez archeologów. Wśród narzędzi typowych dla wczesnej epoki kamienia znajdziemy zarówno celowo modyfikowane kamienie o ostrych krawędziach, jak i niemodyfikowane kamienie wykorzystywane w roli młotków czy kowadeł. Nasi przodkowie korzystali z nich już 3,3 miliona lat temu, mówi główna autorka badań, doktor Alba Motes-Rodrigo. Wykorzystanie tych kamieni było kamieniem milowym ludzkiej ewolucji.
      Naukowcy przeprowadzili serię eksperymentów z orangutanami, które nie miały doświadczenia w używaniu narzędzi. Dwóm samcom z Zoo Kristiansand w Norwegii dostarczono młot do betonu, kawałek czertu (twardej skały krzemionkowej) oraz dwie skrzynki zawierające owoc. Aby dostać się do skrzynek trzeba było w jednej z nich przeciąć linę (symulowała ona ścięgno zwierzęce, a w drugiej silikonową membranę symulującą skórę. Oba zwierzęta uderzały młotkiem w ściany i podłogę, ale żaden z nich nie spróbował użyć go do odłupania z czertu zaostrzonego fragmentu.
      W drugim z eksperymentów orangutanom dostarczono różne materiały, a wśród nich był wykonany ludzką ręką krzemienny odłupek. Tym razem jedna z małp próbowała użyć odłupka do przecięcia silikonowej membrany.
      W trzecim z eksperymentów wzięły udział trzy samice orangutanów z Twycross Zoo w Wielkiej Brytanii. Tym razem sprawdzano, czy małpy mogą nauczyć się wykonywania kamiennych narzędzi obserwując człowieka. Po pokazie jedna z małp użyła młotka, by uderzyć nim w krawędź czertu, tak, jak zademonstrował to człowiek.
      Autorzy badań twierdzą, że są one pierwszymi, podczas których obserwowano, by orangutan spontanicznie wykorzystywał narzędzie do cięcia. Nasze badania sugerują, że dwa główne warunki wstępne dotyczące użycia kamiennych narzędzi – zdolność do uderzania kamieni młotem oraz rozpoznanie ostrych kamieni jako narzędzi do cięcia – mogły istnieć już u naszego ostatniego przodka z orangutanami, przed 13 milionami lat, czytamy na łamach PLOS One. Stwierdziliśmy też, że orangutany spontanicznie uderzają kamieniami w inne kamienie, co czasem może prowadzić do pojawiania się ostrych odłupków.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Termity oddzieliły się od innych karaczanów przed 150 milionami lat i wyewoluowały do życia społecznego. Obecnie niektóre gatunki termitów tworzą gigantyczne kolonie składające się z milionów osobników żyjących w ziemi. Inne, w tym termity żyjące w drewnie, żyją w niedużych koloniach liczących kilka tysięcy osobników. Naukowcy z Okinawy odkryli, że termity drzewne odbyły dziesiątki podróży transoceanicznych, dzięki którym są tak zróżnicowane jak obecnie.
      Termity drzewne, Kalotermitidae, są często postrzegane jako prymitywne, gdyż tworzą małe kolnie i oddzieliły się od innych termitów dość wcześnie, już około 100 milionów lat temu. Jednak tak naprawdę niewiele wiemy o tej rodzinie termitów, mówi główny autor badań, doktor Aleš Buček z Okinawskiego Podyplomowego Uniwersytetu Nauki i Technologii (OIST) . Dotychczas większość badań nad tą rodziną koncentrowało się nad jednym gatunkiem, często występującym w domach mieszkalnych i traktowanym jak szkodnik.
      Naukowcy z OIST przez 30 lat kolekcjonowali przedstawicieli Kalotermitidae. Do analizy wybrali przedstawicieli 120 gatunków. Niektóre z nich były reprezentowane przez wiele próbek zebranych w różnych miejscach. Te 120 gatunków to ponad 25% wszystkich znanych Kalotermitidae. W OIST wykonano sekwencjonowanie DNA owadów.
      Okazało się, że w ciągu ostatnich 50 milionów lat termity przekroczyły oceany co najmniej 40 razy, pływając m.in. pomiędzy Ameryką Południową a Afryką. W skali milionów lat podróże te skutkowały dużym różnicowaniem się Kalotermitidae. One są bardzo dobre w podróżach transoceanicznych. Ich domem jest drewno, które spełnia rolę niewielkiego statku, mówi Buček.
      Z badań wynika, że większość rodzajów Kalotermitidae pochodzi z Ameryki Południowej. Uczeni potwierdzili też, że w ostatnich wiekach ludzie wzięli udział w większości procesu rozprzestrzeniania się termitów.
      Badania podważają też powszechne przekonanie, jakoby termity drzewne wiodły prymitywny tryb życia. Okazało się bowiem, że wśród najstarszych gatunków Kalotermitidae są i takie, które tworzą wielkie kolonie zamieszkujące różne kawałki drewna połączone ze sobą podziemnymi tunelami.
      To pokazuje, jak mało wiemy o termitach, zróżnicowaniu ich styli życia oraz organizacji ich życia społecznego. Im więcej dowiemy się o ich zachowaniu i ekologii, tym lepiej odtworzymy ewolucję ich życia społecznego i dowiemy się, dlaczego odniosły taki sukces, dodaje profesor Tom Bourguignon, jeden z autorów badań.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W magazynach Muzeum Zoologii Uniwersytetu w Cambridge odkryto słoje z nieskatalogowanymi okazami dziobaków i kolczatek sprzed 150 lat. Okazy pozyskał w XIX w. William Caldwell. Odegrały one kluczową rolę w udowodnieniu, że niektóre ssaki składają jaja.
      Ponieważ ta unikatowa kolekcja nie została skatalogowana, pracownicy muzeum nie mieli pojęcia o jej istnieniu. Niedawno zastępca dyrektora placówki Jack Ashby prowadził jednak badania do swojej nowej książki o australijskich ssakach, co utorowało drogę małemu „śledztwu”.
      Czytanie XIX-wiecznych informacji o tym, że dziobaki i kolczatki składają jaja, to jedno, a zobaczenie fizycznych okazów, które wiążą nas z tym odkryciem sprzed niemal 150 lat, to drugie - podkreślił Ashby. Z doświadczenia wiem, że na świecie nie ma kolekcji historii naturalnej z kompletnym katalogiem, dlatego podejrzewałem, że okazy Caldwella muszą gdzieś tu być - dodał.
      Okazało się, że miał rację. Trzy miesiące po tym, jak Ashby poprosił menedżera kolekcji Mathew Lowe'a, by miał oko na tę sprawę, znaleziono pudełko z okazami i notatką sugerującą powiązania z Caldwellem. Śledztwo Ashby'ego potwierdziło, że to rzeczywiście zbiór szkockiego zoologa.
      Nim Europejczycy po raz pierwszy zobaczyli dziobaki i kolczatki w latach 90. XVIII w., zakładano, że wszystkie ssaki są żyworodne. Pytanie, czy niektóre ssaki składają jaja, stało się potem jednym z najważniejszych pytań naukowych XIX w. "W XIX w. wielu konserwatywnych naukowców nie chciało wierzyć, że ssaki składające jaja mogą istnieć, ponieważ stanowiłoby to poparcie dla teorii ewolucji - idei, że jedna grupa zwierząt jest w stanie przekształcić się w inną" - wyjaśnia Ashby. Jego zdaniem, dla wielu XIX-wiecznych uczonych przyznanie, że ssaki mogą być podobne jaszczurkom czy żabom oznaczałaby degradację ssaków do poziomu zwierząt, które uznawano za niższą formę życia.
      W 1883 roku William Caldwell został wysłany do Australii z zadaniem jednoznacznego rozwiązania sporu o istnienie ssaków jajorodnych. Jego wyprawę finansowały University of Cambridge, Royal Society oraz rząd brytyjski. Podczas intensywnie prowadzonych prac polowych Caldwell, dzięki pomocy licznej grupy Aborygenów, zebrał około 1400 okazów.
      Był pierwszym, który zebrał kolekcję dokumentującą cały cykl życia ssaków jajorodnych, od zapłodnionych jaj po dorosłego osobnika. W jego zbiorach znajdziemy kolczatkowate, dziobaki i torbacze.
      Już w 1884 roku znalazł kolczatkę z jajem w „wylęgarce” oraz dziobaka z jajem w gnieździe, który właśnie składał kolejne jajo. Były to ostateczne dowody na istnienie ssaków jajorodnych.
      Ashby zwraca uwagę, że od ponad 100 lat kolczatki i dziobaki opisywane są jako dziwne i prymitywne, co jest spuścizną po ich dawnych opisach. Nie są ani dziwne, ani prymitywne. Wyewoluowały tak, jak wszystkie inne zwierzęta, po prostu nigdy nie przestały składać jaj, mówi. Zauważa, że kolczatki to najbardziej rozpowszechnione ssaki Australii. Przystosowały się do życia w różnym klimacie, od gór pokrytych śniegiem po upalne pustynie. Z kolei dziobaki, to jedyne ssaki wytwarzające jad. Kolczatki i dziobaki to jedne z nielicznych ssaków posługujących się elektrolokacją.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...